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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugeffizienzsystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Fahrzeugeffizienzsystem zum Betrieb eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs neben einem Normalbetriebsmodus (Schubbetriebsmodus), in dem das Kraftfahrzeug durch wenigstens einen Antriebsmotor antreibbar ist, in wenigstens einem Effizienzbetriebsmodus, insbesondere einem Rekuperationsbetriebsmodus, in dem aus Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs elektrische Energie gewonnen wird, und/oder einem Segelbetriebsmodus, in dem der wenigstens eine Antriebsmotor von dem Antriebsstrang entkoppelt und gegebenenfalls deaktiviert ist, gemäß einer Betriebsstrategie ausgebildet ist, wobei die Betriebsstrategie in Abhängigkeit von prädiktiven Streckendaten und diesen zugeordneten Steigungs- und Gefälleinformationen zur Optimierung der Energieeffizienz und/oder zur Minimierung des Abgasausstoßes gewählt wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Es ist bei Hybridkraftfahrzeugen und reinen Elektrokraftfahrzeugen, die also, gegebenenfalls neben einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor, einen Elektromotor als Antriebsmotor aufweisen, bereits seit längerem gängig, auch einen Rekuperationsbetriebsmodus zu verwenden. Im Rekuperationsbetriebsmodus wird Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen, die beispielsweise einer Batterie des Elektromotors zugeführt werden kann, um später wiederum zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet zu werden. Insbesondere bieten sich Gefällestrecken an, in denen die Hangabtriebskraft selbst einen Anteil der oder die volle Antriebskraft für das Kraftfahrzeug liefert, da dann letztlich durch die Gravitation elektrische Energie gewonnen werden kann. Mithin wurde bereits vorgeschlagen, prädiktive Streckendaten, wie sie beispielsweise von einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden können, zu nutzen, um eine energieoptimierte Betriebsstrategie von Hybridkraftfahrzeugen und Elektrokraftfahrzeugen zu ermitteln, die beispielsweise Gefällestrecken ausnutzt, um elektrische Energie zu gewinnen oder aber auch bei Ausrollvorgängen bei sonstigen Höhenverläufen der befahrenen Strecke in einen Rekuperationsbetriebsmodus des Antriebsstrangs schaltet, in dem der Elektromotor generatorisch an den Antriebsstrang angekoppelt ist. Höhenverläufe zu prädiktiven Streckendaten lassen sich üblicherweise aus digitalen Kartendaten, wie sie in Navigationssystemen des Kraftfahrzeugs vorliegen, gewinnen.
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Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Senkung des Abgasausstoßes eines Kraftfahrzeugs, die selbstverständlich auch bei Hybridkraftfahrzeugen und Elektrokraftfahrzeugen angewandt werden kann, aber auch für Kraftfahrzeuge geeignet ist, die lediglich einen Verbrennungsmotor als Antriebsmotor aufweisen, ist das Vorsehen eines Segelbetriebsmodus für den Antriebsstrang. In einem derartigen Segelbetriebsmodus (oft auch als Freilaufbetriebsmodus bezeichnet) wird der bzw. werden die Antriebsmotoren vom Antriebsstrang abgekoppelt, so dass das Kraftfahrzeug frei rollt und sich somit besonders reibungsarm fortbewegt. Dies ermöglicht es insbesondere, die Antriebsmotoren, insbesondere im Fall eines Verbrennungsmotors, gänzlich abzuschalten und so den Treibstoffverbrauch und den Ausstoß von Abgasen zu minimieren. Bei manuell betriebenen Kraftfahrzeugen wird häufig eine aktivierbare Segelfunktion zur Verfügung gestellt, die bei Aktivierung beispielsweise immer dann, wenn der Fahrer auskuppelt, in den Segelbetriebsmodus übergeht. Es wurden jedoch auch bereits eine Vielzahl von Energieeffizienzsystemen vorgeschlagen, die, beispielsweise über eine clutch-by-wire, mithin eine ansteuerbare Kupplung, einen Segelbetriebszustand automatisch herbeiführen können. Auch für die vollautomatische Führung von Kraftfahrzeugen (Pilotiertes Fahren) wurden bereits Möglichkeiten vorgeschlagen, einen Segelbetriebsmodus zu aktivieren.
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Diese Energieeffizienzsysteme haben allesamt gemein, dass neben dem Normalbetriebsmodus (üblicherweise auch als Schubbetriebsmodus bezeichnet), in dem der Antriebsmotor wie üblich an den Antriebsstrang angekoppelt ist und das Kraftfahrzeug antreiben kann, wenigstens ein weiterer Energieeffizienzbetriebsmodus für den Antriebsstrang bereitsteht, der im Rahmen einer Betriebsstrategie zur Optimierung der Energieeffizienz und/oder zur Minimierung des Abgasausstoßes genutzt werden kann. Effizienzbetriebsmodi können also insbesondere Rekuperationsbetriebsmodi und Segelbetriebsmodi sein.
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Auch bezüglich des Segelbetriebsmodus wurden bereits Funktionen vorgeschlagen, die diesen automatisiert in Abhängigkeit von prädiktiven Streckendaten und zugeordneten Steigungs- und Gefälleinformationen, mithin Höhenverläufen entlang der durch die prädiktiven Streckendaten beschriebenen Strecke, aktivieren können. Beispielsweise wurden Erweiterungen von ACC-Funktionen vorgeschlagen, die Steigungsinformationen aus prädiktiven Streckendaten nutzen, um gezielt die Segelfunktionalität anzusteuern.
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DE 10 2013 218 786 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Assistieren eines Fahrers beim kraftstofffahrenden Segeln eines Kraftfahrzeugs mit Aktuator-aktivierbarer Kupplung, wobei Teilfahrstrecken einer vorgegebenen Route identifiziert werden, in denen das Fahrzeug geeignet in einem segelndem Fahrzustand betrieben werden kann. Automatisiert wird für diese Teilfahrstrecken der Segelbetriebsmodus aktiviert, wobei bei Beendigung der Teilfahrstrecke wieder in den Normalbetriebsmodus (Schubbetriebsmodus) übergegangen werden kann. Hierbei können auch dreidimensionale Navigationskartendaten berücksichtigt werden, um beispielsweise zu erkennen, dass eine vorausliegende Teilfahrstrecke ein gewisses Mindestgefälle aufweist, so dass das Kraftfahrzeug diese Teilfahrstrecke ohne Motorantrieb und somit Segeln zurücklegen kann, ohne dabei signifikant langsamer zu werden.
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Andere Funktionen von Energieeffizienzsystemen befassen sich beispielsweise damit, einen Anhaltepunkt bzw. einen vorausliegenden Streckenpunkt, an dem das Kraftfahrzeug auf eine bestimmte Geschwindigkeit herabgebremst sein muss, möglichst effizient im Hinblick auf den Energieverbrauch und/oder bei minimiertem Abgasausstoß zu erreichen. Beispielhaft sei in diesem Zusammenhang auf
DE 10 2014 002 111 A1 verwiesen.
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Problematisch wird der Einsatz derartiger Funktionen von Energieeffizienzsystemen immer dann, wenn keinerlei hinreichende Kenntnis über die befahrene Umgebung vorliegt. Insbesondere kann beim Betrieb des Kraftfahrzeugs in Innenräumen, beispielsweise Parkhäusern oder sonstigen Parkumgebungen, kein Zugriff auf digitale Kartendaten eines Navigationssystems erfolgen, da zum einen der Zugriff auf globale Navigationssattelitensysteme (GNSS) beschränkt ist, zum anderen aber unklar bleibt, insbesondere bei mehrstöckigen Parkhäusern, in welcher Höhe sich das Kraftfahrzeug befindet und welche Höhenverläufe vorliegen.
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DE 10 2013 104 508 A1 betrifft Verfahren und Systeme für Triebstrangmodusübergänge und beschreibt, einen in den Triebstrang integrierten Starter/Generator während eines Übergangs vom regenerativen Bremsen zu einem positiven Triebstrangdrehmoment so zu betreiben, dass der Aufprall von Zahnradzahn zu Zahnradzahn verringert wird. Zudem sind Möglichkeiten zum effizienten Betrieb des Hybridkraftfahrzeugs beschrieben. Entlang von Routen können Straßenneigungsinformationen vorliegen. Ein Hybrid-Antriebstrangs kann in Reaktion auf Informationen, die während des Fahrens von einem Ort zu einem anderen Ort angetroffen werden, betrieben werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur verbesserten Nutzung von Energieeffizienzsystemen auch in Innenräumen und in Parkumgebungen, insbesondere Parkhäusern, zu ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei Betrieb des Kraftfahrzeugs in einer Parkumgebung, insbesondere einem Parkhaus, zu der ein Höhenverläufe beschreibendes, durch digitale Kartierung der Parkumgebung gewonnenes und von einer zentralen Recheneinrichtung der Parkumgebung bereitgestelltes, digitales Kartenmaterial vorliegt, entlang einer Navigationstrajektorie die Navigationstrajektorie als prädiktive Streckendaten und die Höhenverläufe als Steigungs- und Gefälleinformation verwendet werden.
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Die Erfindung nutzt dabei aus, dass inzwischen eine Vielzahl von Navigationsmöglichkeiten für Parkumgebungen, insbesondere Parkhäuser, vorgeschlagen wurden, in deren Rahmen zum einen der Verkehr innerhalb der Parkumgebungen anhand von den einzelnen Verkehrsteilnehmern zugeordneten Navigationstrajektorien organisiert wird, zum anderen aber auch hochgenaues digitales Kartenmaterial zur Verfügung gestellt wird. Wird derartiges digitales Kartenmaterial nun auch mit Höhenverläufen bzw. allgemein Höheninformationen, aus denen sich Höhenverläufe ergeben, versehen, lassen sich Steigungen und Gefälle entlang der Navigationstrajektorie identifizieren, so dass beispielsweise Rampen, Abfahrten und dergleichen in einem Parkhaus identifiziert und entsprechend zur Steigerung der Energieeffizienz und/oder zur Minimierung des Abgasausstoßes genutzt werden können. Nachdem zudem inzwischen Möglichkeiten zur hochgenauen Lokalisierung, das heißt zur Eigenbestimmung der Position des Kraftfahrzeugs, in Parkumgebungen vorgeschlagen wurden, ist es auch immer möglich, die eigene Position innerhalb des digitalen Kartenmaterials feststellen zu können. Mithin kann zusammenfassend durch Verwendung von hochgenauer, insbesondere in Innenräumen möglicher, Lokalisierung und von Höhenverlaufsinformationen aus digitalem Kartenmaterial eine prädiktive Ansteuerung des Antriebsstrangs zur Energieeinsparung und/oder Abgasverminderung realisiert werden.
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Hierdurch ergeben sich neben der allgemeinen Erweiterung des Einsatzbereichs von Funktionen von Fahrzeugeffizienzsystemen auf Parkumgebungen insbesondere in Parkhäusern besondere Vorteile, nachdem die meisten Abfahrten aus höheren Stockwerken durch das Nutzen von Effizienzbetriebsmodi, beispielsweise prädiktive Abschaltung von Antriebsmotoren, ohne Sicherheits- oder Komfortverlust deutlich energie- und/oder abgaseffizienter realisiert werden können. Emissionen, die beispielsweise in geschlossenen Tiefgaragen problematisch sein können, werden signifikant gesenkt. Bei Kraftfahrzeugen mit unterschiedlichen Antriebstechnologien, insbesondere also Hybridkraftfahrzeugen mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotoren, können die Vorteile der einzelnen Antriebstechnologien gezielt genutzt werden, beispielsweise durch gezielte Rekuperation im Rekuperationsbetriebsmodus.
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Nach einer digitalen Kartierung der Parkumgebung, wozu geeignete Sensorik, beispielsweise Vermessungs-Laser-Sensoren, eingesetzt werden kann, wird dem Kraftfahrzeug digitales Kartenmaterial als für dieses lesbare Repräsentation der Geometrie und wichtiger Metadaten, beispielsweise von Fahrspuren, zur Verfügung gestellt. Erfindungsgemäß wird das digitale Kartenmaterial von einer zentralen Recheneinrichtung der Parkumgebung, insbesondere einem Server, zur Verfügung gestellt, der über eine Kommunikationsverbindung mit dem Kraftfahrzeug kommuniziert. In einer nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es aber auch möglich, dass durch eine kraftfahrzeugseitige Auslesevorrichtung ein Informationsträger, der das digitale Kartenmaterial enthält, ausgelesen wird, beispielsweise ein optischer Informationsträger. Bevorzugt ist es jedoch, wenn das digitale Kartenmaterial seitens einer zentralen Recheneinrichtung der Parkumgebung verwaltet und beispielsweise aufgrund von Sensordaten der Parkumgebung und/oder der darin betriebenen Verkehrsteilnehmer ständig aktuell gehalten wird.
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Auch bezüglich der Navigationstrajektorie, die nicht zwangsläufig prädiktiv und/oder durch ein Navigationssystem im Kraftfahrzeug selber ermittelt werden muss, kann eine zentrale Recheneinrichtung zweckmäßige Dienste leisten, beispielsweise dann, wenn sie zur zentralen Koordination aller Verkehrsteilnehmer in der Parkumgebung ausgebildet ist. Dann werden mithin zeitaktuell für alle innerhalb der Parkumgebung befindlichen Verkehrsteilnehmer Navigationstrajektorien unter Berücksichtigung der anderen Verkehrsteilnehmer ermittelt und an diese übertragen, wo sie entsprechend genutzt und konkret umgesetzt werden können. Beispielsweise kann die Parkumgebung in Sektoren eingeteilt sein, wobei eine sektorweise zeitliche Fahrfreigabe für einzelne Verkehrsteilnehmer bzw. Kraftfahrzeuge erfolgen kann. Lokalisierungssysteme, über die die Position eines Verkehrsteilnehmers, hier speziell des Kraftfahrzeugs, innerhalb von Parkumgebungen hochgenau bestimmt werden kann, sind im Stand der Technik bereits bekannt, wobei sowohl kraftfahrzeugsseitige Sensorik als auch parkumgebungsseitige Sensorik eingesetzt werden kann. Mithin steht auch eine aktuelle Fahrzeugposition in Bezug auf das digitale Kartenmaterial zu jedem Zeitpunkt zur Verfügung.
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Damit liegen aber alle Informationen, die notwendig sind, um die verschiedenen Betriebsmodi des Antriebsstrangs nutzbringend einzusetzen, auch innerhalb der Parkumgebung vor, nämlich sowohl prädiktive Streckendaten (die Navigationstrajektorie) als auch Informationen zu der zukünftigen Strecke (in Form des digitalen Kartenmaterials, das auch Höhenverläufe enthält). Dies ermöglicht es mithin, entsprechende Algorithmen auch innerhalb von Parkumgebungen einzusetzen, um auch dort eine erhöhte Energieeffizienz und einen reduzierten Abgasausstoß realisieren zu können.
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Wie bereits angedeutet wurde, kann als Kraftfahrzeug ein Hybridkraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor verwendet werden, wobei der Rekuperationsbetriebsmodus als Effizienzbetriebsmodus verwendet wird. Selbstverständlich kann dennoch als zusätzlicher Effizienzbetriebsmodus auch ein Segelbetriebsmodus möglich sein. Unter Nutzung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens lässt sich nun insbesondere die Rekuperation innerhalb der Parkumgebung optimieren.
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Dabei kann das Verfahren zweckmäßigerweise auch bereits auf einen Ladevorgang ausgeweitet werden, wenn das Kraftfahrzeug innerhalb der Parkumgebung geladen wird, das bedeutet, eine Batterie für den Elektromotor aufgefüllt wird. Dann ist es besonders zweckmäßig, wenn bei zum Laden einer dem Elektromotor zugeordneten Batterie in der Parkumgebung abgestelltem, in der nächsten Betriebsphase in der Parkumgebung betriebenen Kraftfahrzeug die Batterie um eine Energiemenge nicht vollständig geladen wird, die gemäß einer Vorausberechnung durch Rekuperation in der nächsten Betriebsphase, insbesondere beim Ausfahren aus der Parkumgebung, gewonnen werden kann. Insbesondere ist dies bei Parkhäusern als Parkumgebungen zweckmäßig, wenn das Kraftfahrzeug in einem höheren Stockwerk abgestellt ist und eine größere Energiemenge durch Rekuperation auf den Abfahrten gewonnen werden kann. Dies kann beim Laden der Kraftfahrzeuge berücksichtigt werden, um eine entsprechende Kapazität in der Batterie zur Verfügung zu haben, die die Energiemenge dann noch aufnehmen kann.
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Zur Ermittlung der Betriebsstrategien können bereits im Stand der Technik bekannte Vorgehensweisen auch innerhalb von Parkumgebungen eingesetzt werden, insbesondere beim manuellen Betrieb des Kraftfahrzeugs auch auf zeitaktuelle Fahrzustände bezogene Kriterien. Fährt das Kraftfahrzeug beispielsweise gerade auf eine Rampe mit einem Gefälle zu, kann aus einer vorgegebenen Navigationstrajektorie gefolgert werden, dass diese Rampe nun benutzt wird; alternativ kann dies selbstverständlich auch prädiktiv, beispielsweise seitens eines Navigationssystems, als Navigationstrajektorie vorausgesagt werden, wie dies im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Wird dann eine bevorstehende Gefällefahrt über einen festgelegten Mindestweg festgestellt, so kann gezielt der Segelbetriebsmodus aktiviert werden, wie dies auch vom Fahren außerhalb von Parkumgebungen, insbesondere Parkhäusern, grundsätzlich bereits bekannt war. Jedoch können auch komplexere Varianten zur Ermittlung von Betriebsstrategien eingesetzt werden.
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So sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass bei einem im Segelbetriebsmodus deaktivierten Antriebsmotor ein Neustartzeitpunkt des Antriebsmotors aus der Navigationstrajektorie und den Höhenverläufen ermittelt wird und/oder ein energieeffizienter Neustart des Antriebsmotors unter Verwendung von Bewegungsenergie durch Einkuppeln im Segelbetrieb erfolgt. Somit kann beispielsweise dann, wenn sich das Kraftfahrzeug im Segelbetriebsmodus befindet und der Antriebsmotor tatsächlich ausgeschaltet ist, prädiktiv ausgewertet werden, zu welchem Zeitpunkt wieder ein Beschleunigungsmoment seitens des Antriebsmotors benötigt wird. Mit einer festgelegten Vorlaufzeit vor diesem Zeitpunkt kann dann der Antriebsmotor wieder gestartet werden und es kann in den Normalbetriebsmodus (Schubbetriebsmodus) zurückgeschaltet werden. Dabei kann die insbesondere durch die Hangabtriebskraft zur Verfügung gestellte Bewegungsenergie auch genutzt werden, um den energieeffizienten Widerstart des Motors durch Einkuppeln im Segelbetriebszustand zu ermöglichen.
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Eine besonders verlässliche Basis zur Ermittlung der Betriebsstrategie liegt dann vor, wenn das Kraftfahrzeug entlang der Navigationstrajektorie vollautomatisch durch ein Fahrzeugführungssystem geführt wird. Dann ist, spätestens wenn die konkrete Umsetzung einer gegebenenfalls vorgegebenen Navigationstrajektorie bekannt ist, auch eine Kenntnis über präzise Höhenverläufe während zumindest nächsten Streckenabschnitts gegeben, welche zu einem optimalen Einsatz des wenigstens einen Effizienzbetriebsmodus ausgewertet werden kann. So kann beispielsweise das Wissen über präzise Steigungsverläufe während einer Abfahrt über ein Gefälle zu einem effizienten Einsatz von Rekuperation und damit zur Regulierung der Geschwindigkeit (unter Reduktion bis hin zu Vermeidung von Bremseingriffen) genutzt werden.
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Mithin lassen sich auch Funktionen zur Ermittlung von Betriebsstrategien im Hinblick auf einen Zielzustand an einem vorausliegenden Zielpunkt gemäß der vorliegenden Erfindung in Parkumgebungen, insbesondere Parkhäusern, einsetzen. So sieht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass bei einer wenigstens einen vorgesehenen Anhaltepunkt aufweisenden Navigationstrajektorie für jeden Anhaltepunkt ein auf die Optimierung der Energieeffizienz und/oder auf die Minimierung des Abgasausstoßes ausgerichteter Aktionsplan als Teil der Betriebsstrategie ermittelt wird, der insbesondere eine Abfolge von Betriebsmodi des Antriebsstrangs bis zum Anhaltepunkt derart beschreibt, dass am Anhaltepunkt das Kraftfahrzeug anhält. Beispielsweise kann der Aktionsplan auf eine maximale Nutzung des Rekuperationsbetriebsmodus und somit zur maximalen Gewinnung von Rekuperationsenergie derart realisiert werden, dass über eine möglichst lange Zeit Rekuperation erfolgt. Soll bei einem insbesondere nur mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Kraftfahrzeug der Abgasausstoß und auch die sonstige Energieeffizienz optimiert werden, kann vorgesehen sein, möglichst weitgehend den Segelbetriebsmodus zu nutzen, um ein Ausrollen des Kraftfahrzeugs zum Anhaltepunkt hin zu ermöglichen.
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Zur weiteren Verfeinerung solcher Aktionspläne kann vorgesehen sein, dass als wenigstens ein parametrierbarer Betriebsmodus ein eine schleifende Kupplung nutzender Schleifbetriebsmodus und/oder eine Motorbremse in verschiedenen Schaltstufen eines Getriebes verwendet und/oder ein ein aktives Nutzen einer Bremseinrichtung vermeidender Aktionsplan ermittelt wird. Betriebszustände mit schleifender Kupplung ermöglichen eine genauere Feinabstimmung der Motorbremswirkung, welche in gröberen Schritten auch durch die Anwahl bestimmter Schaltstufen gegeben sein kann, um somit möglichst optimal auf einen Anhaltepunkt abbremsen zu können, wobei mit besonderem Vorteil aktive Bremseingriffe unter Nutzung einer Bremseinrichtung möglichst weitgehend vermieden werden können. Dies ist der Langlebigkeit von Bremseinrichtungen zuträglich. Es sei noch darauf hingewiesen, dass auch ein einstellbarer Rekuperationsgrad letztlich die Bremswirkung einer Motorbremse beeinflusst.
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Eine im erfindungsgemäßen Verfahren nutzbare Kenntnis von Anhaltepunkten ist insbesondere dann gegeben, wenn die Parkumgebung in Sektoren aufgeteilt ist, wobei die Navigationstrajektorie, die insbesondere von einer zentralen Recheneinrichtung zur Verfügung gestellt werden kann, eine sektorweise zeitliche Fahrfreigabe umfasst, aus der sich wenigstens ein Anhaltepunkt ergibt. Gelangt also ein Kraftfahrzeug vor dem Zeitraum, in dem der nächste Sektor für es freigegeben ist, an diesen nächsten Sektor, entsteht ein Anhaltepunkt: Das Kraftfahrzeug muss warten, bis die Fahrfreigabe für diesen Sektor besteht. Derartige sektorweise Fahrfreigaben werden insbesondere in Parkumgebungen genutzt, in denen der Verkehr zentral durch eine zentrale Recheneinrichtung gesteuert wird. Dies ist besonders nützlich bei fahrerlos pilotiert betriebenen Kraftfahrzeugen in der Parkumgebung.
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Doch auch bei wenigstens teilweise manuellem Betrieb des Kraftfahrzeugs in der Parkumgebung lassen sich Anhaltepunkte vorhersagen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Parkumgebung wenigstens eine Verkehrsleiteinrichtung, insbesondere eine Ampel und/oder eine Schranke umfasst, deren Betriebsdaten wenigstens einen Anhaltepunkt definieren. Derartige Verkehrsleiteinrichtungen können auch genutzt werden, um bei wenigstens teilweise manuellem Betrieb des Kraftfahrzeugs eine sektorweise Fahrfreigabe zu realisieren.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Fahrzeugeffizienzsystem, das zum Betrieb eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs neben einem Normalbetriebsmodus, in dem das Kraftfahrzeug durch wenigstens einen Antriebsmotor antreibbar ist, in wenigstens einem Effizienzbetriebsmodus, insbesondere einem Rekuperationsbetriebsmodus, in dem aus Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs elektrische Energie gewonnen wird, und/oder einem Segelbetriebsmodus, in dem der wenigstens eine Antriebsmotor von dem Antriebsstrang entkoppelt ist, gemäß einer Betriebsstrategie und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Funktionen zur Ermittlung von Betriebsstrategien sind dabei mithin auf Parkumgebungen, insbesondere Parkhäuser, erweitert und gegebenenfalls durch weitere Funktionalitäten ergänzt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Skizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein in einem Parkhaus als Parkumgebung ladendes Kraftfahrzeug,
- 3 eine Prinzipskizze einer Parkumgebung, die in Sektoren unterteilt ist, und
- 4 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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1 zeigt eine Skizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird durch den Kasten 1 eine Funktion eines Fahrzeugeffizienzsystems eines Kraftfahrzeugs angedeutet. Die Funktion 1 wertet unter anderem prädiktive Streckendaten und diesen zugeordnete Steigungs- und Gefälleinformationen aus, um eine Betriebsstrategie für den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, die die Energieeffizienz optimiert und/oder den Abgasausstoß minimiert. Dabei kann das Fahrzeugeffizienzsystem den Antriebsstrang in einem Normalbetriebsmodus 2 (Schubbetriebsmodus) und wenigstens einen Effizienzbetriebsmodus 3a, 3b betreiben. Dabei bezeichnet vorliegend der Effizienzbetriebsmodus 3a einen Segelbetriebsmodus, in dem der wenigstens eine Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs vom Antriebsstrang entkoppelt ist und vorliegend auch deaktiviert ist. Der Effizienzbetriebsmodus 3b entspricht einem Rekuperationsbetriebsmodus, in dem aus Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs über einen Elektromotor des Kraftfahrzeugs und/oder einen sonstigen Generator elektrische Energie gewonnen wird. Ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridkraftfahrzeug oder ein Elektrokraftfahrzeug ausgebildet,, ist ein derartiger Effizienzbetriebsmodus häufig gegeben.
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Um auch in Parkumgebungen Betriebsstrategien mit der Funktion 1 ermitteln zu können, nutzt das Fahrzeugeffizienzsystem eine Navigationstrajektorie 4 als prädiktive Streckendaten, entlang der das Kraftfahrzeug innerhalb der Parkumgebung betrieben wird. Als Steigungs- und Gefälleinformationen sowie sonstige nützliche Daten zu der durch die Navigationstrajektorie beschriebenen Strecke wird digitales Kartenmaterial 5 genutzt, das auch Höhenverläufe 6 innerhalb der Parkumgebung beschreibende Höhenverlaufsinformationen enthält. Das bedeutet, das digitale Kartenmaterial 5 ist letztlich durch dreidimensionale Vermessung der Parkumgebung gewonnen worden, wobei auch Höhenverläufe, also Informationen über Steigungen und Gefälle, beispielsweise Rampen und dergleichen, gezielt aufgenommen wurden. Durch Nutzung eines Lokalisierungssystems ist es innerhalb des Kraftfahrzeugs jederzeit möglich, die eigene aktuelle Position innerhalb des digitalen Kartenmaterials 5 zu ermitteln. Dies ermöglicht es der Funktion 1, insbesondere in Parkhäusern, auch hier Energie einzusparen und/oder den Abgasausstoß zu vermindern. Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass selbstverständlich zur Ermittlung der Betriebsstrategie auch weitere in dem digitalen Kartenmaterial 5 enthaltene Informationen neben den Höhenverläufen 6 berücksichtigt werden können, beispielsweise Informationen zur Fahrbahnoberfläche und dergleichen.
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Das Fahrzeugeffizienzsystem kann auch um weitere Funktionen erweitert werden. Ein Beispiel hierfür, welches letztlich die Funktion 1 mit einer weiteren, vorausschauenden Funktion beim Laden eines Elektrokraftfahrzeugs oder Hybridkraftfahrzeugs kombiniert, sei im Hinblick auf 2 näher erläutert. Dort gezeigt ist ein Kraftfahrzeug 7, das in einem hier nur angedeuteten Parkhaus 8 als Parkumgebung im dritten Stockwerk 9 abgestellt ist. Das Kraftfahrzeug 7 weist einen Elektromotor 10 und eine diesem zugeordnete Batterie 11 auf, die während des Abstellens des Kraftfahrzeugs 7 mittels einer Ladeeinrichtung 12 geladen werden soll. Bei diesem Ladevorgang wird die Batterie 11 jedoch nicht vollständig geladen, sondern es wird eine Energiemenge weggelassen, die sich aufgrund einer mittels der Funktion 1 bestimmten Betriebsstrategie ergibt. Denn es ist anhand der Navigationstrajektorie zum Ausfahren des Kraftfahrzeugs aus dem Parkhaus 8 und dem digitalen Kartenmaterial 5 bekannt, dass das Kraftfahrzeug 7 drei Rampen 13 als Gefällestrecken nutzt, um zur Ausfahrt 14 zu gelangen. Auf diesen Rampen 13 kann der Rekuperationsbetriebsmodus aktiviert werden, um elektrische Energie zu gewinnen, wobei sich als auf den Rampen 13 gewinnbare elektrische Energie genau die Energiemenge ergibt, die beim Laden zunächst offengelassen wird, so dass mithin seitens der Batterie 11 Kapazität vorgehalten wird, um die aufgrund der Betriebsstrategie gewonnene Rekuperationsenergie aufzunehmen.
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Dabei kann die Führung des Kraftfahrzeugs 7 durch das Parkhaus 8 erfolgen, wobei am Ausgang 14 dann ein entsprechender Übergabepunkt vorliegt, an dem die Batterie 11 vollständig geladen ist.
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3 erläutert ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Erweiterung der Funktionen des Fahrzeugeffizienzsystems am Beispiel einer Parkumgebung 15, die in Sektoren 16a, 16b eingeteilt ist, von denen vorliegend der Übersichtlichkeit halber nur zwei gezeigt sind. Eine zentrale Recheneinrichtung 17 der Parkumgebung 15, hier wiederum ein Parkhaus, koordiniert den Betrieb der Verkehrsteilnehmer in der Parkumgebung 15 derart, dass eine sektorweise zeitliche Fahrfreigabe erfolgt, das bedeutet, Sektoren werden für bestimmte Zeiträume für bestimmte Verkehrsteilnehmer freigegeben, wobei die entsprechenden Informationen in den Navigationstrajektorien enthalten sind, die von der zentralen Recheneinrichtung 17 über Kommunikationsverbindungen 18 an die Verkehrsteilnehmer zur Verfügung gestellt werden.
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Vorliegend ist ein gemäß des erfindungsgemäßen Verfahren betriebenes Kraftfahrzeug 19 in einem Sektor 16a gezeigt. Es soll seinen Weg durch den Sektor 16b fortsetzen, wobei jedoch der Freigabezeitraum bei Erreichen des Sektors 16b noch nicht erreicht sein wird. Es ist mithin ein Anhaltepunkt 20 an der Grenze zum Sektor 16b gegeben, der in der Navigationstrajektorie bekannt ist.
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Die Kenntnis über den Anhaltepunkt 20 kann nun seitens des Fahrzeugeffizienzsystems genutzt werden, um als Teil der Betriebsstrategie einen Aktionsplan zu ermitteln, wie das Kraftfahrzeug 19 den Anhaltepunkt 20 mit Geschwindigkeit 0 am energieeffizientesten und bei minimalstem Abgasausstoß durch entsprechende Kombination von Betriebsmodi 2, 3a, 3b erreicht. Dabei kann selbstverständlich der Normalbetriebsmodus 2 noch unterteilt werden bzw. parametrierbar sein, beispielsweise um durch schleifende Kupplung und/oder verschiedene Schaltstufen die Motorbremswirkung zu beeinflussen, was selbstverständlich auch für den Rekuperationsbetriebsmodus 3b gilt. Mithin realisiert der Aktionsplan ein möglichst energieeffizientes und abgasarmes Ausrollen des Kraftfahrzeugs 19 zum Anhaltepunkt 20 hin. Dabei werden aktive Bremseingriffe durch Bremseinrichtungen möglichst weitgehend vermieden.
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4 zeigt schließlich eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 4, 19. Dieses weist vorliegend einen Antriebsstrang 21 auf, an den als Antriebsmotoren ein Verbrennungsmotor 22 und ein Elektromotor 10, der durch eine zugeordnete Batterie 11 gespeist wird, angekoppelt werden können.
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Das Kraftfahrzeug 4, 19 weist ferner das Fahrzeugeffizienzsystem 23 auf, zu welchem ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildetes Steuergerät 24 gehört.
